7 tipos de recozimento explicados

O que é recozimento?

O recozimento é um processo de tratamento térmico de metal que melhora as propriedades do material aquecendo lentamente o metal até uma determinada temperatura, mantendo-o por um período adequado e depois resfriando-o a uma taxa apropriada. Dependendo do objetivo e das características do material, as técnicas de recozimento podem ser categorizadas em vários tipos.

O objetivo do recozimento é transformar a perlita em aço após aquecê-lo até a temperatura de austenitização.

Após o processo de recozimento, a estrutura do material está próxima do estado de equilíbrio.

Os tipos comuns de recozimento incluem:

Tipo de recozimento	Descrição	Formulários
Recozimento Completo	Usado principalmente para aços hipoeutetóides, como aço de médio carbono e aço estrutural de liga de baixo a médio carbono, peças fundidas e seções laminadas a quente. O objetivo do recozimento total é refinar a estrutura e reduzir a dureza.	– Aço médio carbono – Forjados de aço estrutural de liga de baixo a médio carbono – Fundições – Seções laminadas a quente
Recozimento Incompleto	Adequado para peças forjadas e laminadas de aço de médio a alto carbono e aço de baixa liga. O grau de refinamento da estrutura é inferior ao do recozimento total.	– Peças forjadas e laminadas de aço de médio a alto carbono – Peças forjadas e laminadas de aço de baixa liga
Recozimento Isotérmico	Adequado para situações em que é necessário manter uma temperatura específica durante um período de tempo para obter o efeito desejado.	– Aplicações específicas que requerem manutenção a uma determinada temperatura
Recozimento Esferoidizante	Usado principalmente para melhorar a usinabilidade e prolongar a vida útil do aço, adequado para rolamentos de aço, etc.	– Aço para rolamento – Melhorando a usinabilidade e a vida útil
Recozimento de alívio de estresse	Usado para eliminar tensões internas após deformação a frio, mantendo o efeito do endurecimento por trabalho a frio.	– Eliminação de tensões internas após deformação a frio – Retenção do efeito de endurecimento por trabalho a frio
Recozimento por Difusão	Usado para homogeneizar a composição química de peças fundidas de liga e melhorar seu desempenho.	– Homogeneização da composição química de peças fundidas de liga – Melhorando a performance
Recozimento a laser, recozimento em forno tradicional, etc.	Estes são métodos de recozimento de aplicação mais modernos ou específicos usados ​​para reduzir a dureza, melhorar a usinabilidade, eliminar tensões residuais, estabilizar dimensões, reduzir deformações e tendências de trincas, refinar grãos, ajustar estrutura e eliminar defeitos estruturais.	– Reduzindo a dureza – Melhorando a usinabilidade – Eliminação de tensões residuais – Estabilizando dimensões – Redução de deformações e tendências de fissuração – Refino de grãos – Ajustando a estrutura – Eliminação de defeitos estruturais
Recozimento por indução e transmissão de escova elétrica de contato de recozimento de grande corrente	Esses são métodos que usam princípios de indução eletromagnética ou transmissão de escovas elétricas de contato de grandes correntes para atingir fins de recozimento.	– Aplicações específicas que requerem indução ou recozimento de grande corrente
Recozimento térmico, recozimento óptico, recozimento por feixe de elétrons, recozimento a laser, etc.	Estes são processos de recozimento comumente usados ​​para materiais semicondutores, entre os quais o recozimento térmico é o mais comumente usado.	– Materiais semicondutores

Tipos de processo de recozimento

1. Recozimento completo

Processo:

Aqueça o aço acima de Ac3 em 20 a 30 graus Celsius, mantenha a temperatura por um período de tempo especificado e, em seguida, resfrie-o lentamente (junto com o forno) para atingir um estado próximo do equilíbrio no processo de tratamento térmico (austenitização total) .

O recozimento completo é usado principalmente para aços subeutéticos (teor de carbono de 0,3 a 0,6%), como aço de médio carbono, peças fundidas de aço de liga de baixo a médio carbono, forjados e perfis laminados a quente e, às vezes, para suas soldas.

O aço com baixo teor de carbono tem baixa dureza e não é adequado para usinagem.

Quando o aço hipereutetóide é aquecido acima de Accm até o estado austenítico e recozido por meio de resfriamento lento, o Fe3CⅡ precipita em um padrão de malha ao longo dos limites dos grãos, reduzindo significativamente a resistência, a dureza, a plasticidade e a tenacidade do aço, o que representa um risco potencial para o tratamento térmico final.

Objetivo:

Para obter tamanho de grão fino, estrutura uniforme, eliminar tensões internas, reduzir a dureza e melhorar a usinabilidade do aço.

A estrutura após recozimento completo do aço hipoeutético é F + P.

Para aumentar a eficiência na produção real, as peças são retiradas do forno para resfriamento ao ar quando a temperatura de recozimento cai para cerca de 500 graus Celsius.

2. Recozimento isotérmico

O recozimento completo pode levar muito tempo, especialmente quando se trata de aço austenítico altamente estável.

Se o aço austenitizado for resfriado a uma temperatura ligeiramente inferior a Ar1, resultando em uma transformação de austenita em perlita, seguida de resfriamento à temperatura ambiente, pode reduzir bastante o tempo de recozimento.

Este método de recozimento é denominado recozimento isotérmico.

Processo:

Aqueça o aço a uma temperatura superior a Ac3 (ou Ac1). Após um determinado período de tratamento térmico, pode ser resfriado a uma temperatura específica dentro da faixa da perlita, fazendo com que a estrutura austenítica se transforme em perlita, seguida de resfriamento à temperatura ambiente.

Objetivo:

Semelhante ao recozimento completo, com maior facilidade de controle do processo de transformação.

Adequado para aços com estrutura austenítica mais estável: aços de alto carbono (teor de carbono superior a 0,6%), aços para ferramentas de liga, aços de alta liga (com mais de 10% de elementos de liga).

O recozimento isotérmico também pode ajudar a alcançar organização e desempenho uniformes.

No entanto, não é adequado para peças de aço de grandes seções ou materiais de fornos de grandes lotes porque é difícil manter a temperatura isotérmica em todo o interior ou lote de peças de trabalho.

3. Recozimento incompleto

O processo de recozimento por esferificação envolve o aquecimento do aço a uma temperatura entre Ac1 e Ac3 (para aço hipoeutético) ou entre Ac1 e Accm (para aço hipereutético).

Depois de manter o aço na temperatura apropriada por um determinado período de tempo, ele é então resfriado lentamente para completar o processo de tratamento térmico.

Este método de recozimento é usado principalmente em aços hipereutéticos para obter uma estrutura esférica de perlita, a fim de reduzir a tensão interna, diminuir a dureza e melhorar a usinabilidade. É considerado um tipo de recozimento incompleto.

4. Recozimento de esferificação

Processo de tratamento térmico para esferoidização de carbonetos em aço para obtenção de perlita granular.

Processo:

O aço é aquecido a uma temperatura 20-30°C superior à Ac1, com um tempo de retenção de 2 a 4 horas. O resfriamento geralmente é feito por método de forno ou isotérmico a uma temperatura ligeiramente inferior a Ar1 por um longo período de tempo.

Este processo é usado principalmente para aços eutetóides e hipereutetóides, como aço para ferramentas de carbono, aço para ferramentas de liga e aço para rolamentos.

Após laminação ou forjamento, o aço hipereutetóide forma perlita lamelar e cementita reticulada que são duras e quebradiças, tornando-os difíceis de cortar e propensos a deformações e trincas durante o processo de têmpera.

O recozimento esferoidizante forma perlita globular na qual os carbonetos aparecem como partículas esféricas dispersas na matriz de ferrita. Essa estrutura tem baixa dureza e é mais fácil de usinar.

Além disso, os grãos de austenita são menos propensos a engrossar durante o aquecimento e têm menos tendência a deformar-se e rachar durante o resfriamento.

É importante normalizar o aço eutético antes do recozimento de esferoidização se ele contiver cementita reticulada para garantir que o processo de esferoidização seja bem-sucedido.

Objetivo:

 

O objetivo do recozimento esferoidizante é reduzir a dureza, melhorar a uniformidade da estrutura e melhorar a usinabilidade na preparação para a têmpera.

Existem três métodos principais de recozimento de esferoidização:

A) Processo de recozimento de esferoidização em uma etapa:

O aço é aquecido a mais de 20 ~ 30 ℃ acima de Ac1 e mantido pelo tempo apropriado, depois resfriado lentamente no forno. Este processo requer que o tecido original seja perlita finamente laminada, sem quaisquer redes carburizadas.

B) Processo de recozimento de esferoidização isotérmica:

O aço é aquecido e isolado, depois resfriado a uma temperatura ligeiramente abaixo de Ar1 e mantido isotermicamente (geralmente 10 ~ 30 ℃ abaixo de Ar1) antes de ser resfriado lentamente no forno até cerca de 500 ℃ e depois retirado para resfriamento ao ar. Este método tem as vantagens de curta duração, esferoidização uniforme e fácil controle de qualidade.

C) Processo de recozimento de esferoidização alternativo.

5. Recozimento por difusão (recozimento uniforme)

Processo:

Os lingotes, peças fundidas ou tarugos forjados são aquecidos a uma temperatura ligeiramente inferior à linha da fase sólida por um período prolongado de tempo e depois resfriados lentamente para eliminar irregularidades na composição química.

Objetivo:

Eliminar a segregação dendrítica e a segregação regional que ocorrem durante o processo de solidificação, resultando na homogeneização da composição e estrutura.

O recozimento por difusão é conduzido em temperaturas muito altas, normalmente 100-200°C acima de Ac3 ou Accm, com a temperatura exata dependendo da severidade da segregação e do tipo de aço. O tempo de espera é normalmente de 10 a 15 horas.

Após o recozimento por difusão, o material deve passar por recozimento e normalização completos para refinar sua estrutura. Este processo é aplicado a ligas de aço de alta qualidade e a peças fundidas e lingotes de ligas de aço com sérios problemas de segregação.

6. Recozimento de alívio de tensão

Processo:

Aqueça o aço a uma temperatura abaixo de Ac1 (geralmente 500 a 650°C), mantenha-o nessa temperatura e depois resfrie-o no forno.

A temperatura de recozimento sob tensão é inferior a A1, portanto não causa alterações na microestrutura do aço.

Objetivo:

Para eliminar tensões internas residuais.

7. Recozimento de recristalização

O recozimento por recristalização, também conhecido como recozimento intermediário, é um processo de tratamento térmico aplicado a metais que sofreram deformação plástica a frio.

O objetivo deste processo é transformar o grão de deformação em grãos axiais uniformes e iguais, o que elimina o endurecimento do processo e as tensões residuais.

Para que a recristalização ocorra, o metal deve primeiro sofrer uma certa quantidade de deformação plástica a frio e, em seguida, deve ser aquecido acima de uma certa temperatura conhecida como temperatura de recristalização mais baixa.

A temperatura de recristalização mais baixa para materiais metálicos em geral é fornecida abaixo.

T_{recristalização} = 0,4T_fundido

A temperatura de recozimento de recristalização deve ser aquecida a uma temperatura 100 a 200°C superior à temperatura mínima de recristalização (para aço, a temperatura mínima de recristalização é de aproximadamente 450°C).

 

O recozimento deve ser seguido de preservação adequada do calor e de um processo de resfriamento lento.

Como escolher o método de recozimento?

 

A seguir estão os princípios para selecionar o método de recozimento:

1. Para estruturas de aço hipoeutetóides, geralmente é selecionado o recozimento completo. Se o objetivo é reduzir o tempo de recozimento, o recozimento isotérmico pode ser utilizado.
2. O recozimento esferoidizante é normalmente usado para aço hipereutético. Se os requisitos não forem elevados, você pode optar por não usar o recozimento completo. O aço para ferramentas e o aço para rolamentos costumam usar recozimento esferoidizante. Em alguns casos, o recozimento por esferoidização também é usado para peças extrudadas a frio ou recortadas a frio de aço de baixo ou médio carbono.
3. Para eliminar o endurecimento do processo, pode-se usar o recozimento de recristalização.
4. Para eliminar o estresse interno causado por vários processamentos, o recozimento sob tensão pode ser usado.
5. Para melhorar a falta de homogeneidade da estrutura e da composição química da liga de aço de alta qualidade, o recozimento por difusão é frequentemente usado.

Objetivo do Recozimento

(1) Diminuir a dureza do aço, aumentar sua plasticidade e facilitar o processamento de usinagem e deformação a frio;

(2) Distribuir uniformemente a composição química e estrutura do aço, refinar o tamanho do grão e melhorar seu desempenho ou prepará-lo para têmpera;

(3) Eliminar tensões internas e reverter o efeito de endurecimento causado pelo processamento, evitando deformações e fissuras.

Tanto o recozimento quanto a normalização são usados ​​principalmente como etapa preparatória para o tratamento térmico.

Para peças com baixa tensão e baixos requisitos de desempenho, o recozimento e a normalização também podem servir como tratamento térmico final.

Tipos de materiais de recozimento

Ao discutir o recozimento, é essencial explorar os materiais que podem ser recozidos, tanto metais como não metais. Esta seção se concentrará nos vários materiais que são comumente recozidos.

Metais e Ligas

O recozimento desempenha um papel significativo no processamento de vários metais e seus ligas. Alguns dos metais recozidos amplamente utilizados incluem:

• Aço: O recozimento é crucial para vários tipos de aço, como aço carbono, aço de baixo carbono e aço para ferramentas. Este processo pode aumentar a ductilidade do aço e facilitar a modelagem e usinagem.
• Cobre: O recozimento do cobre ajuda a aumentar sua ductilidade e aliviar tensões internas. Isso permite que seja moldado de forma mais eficaz e reduz o risco de rachaduras durante a flexão.
• Latão: Semelhante ao cobre, o latão recozido aumenta sua ductilidade e trabalhabilidade, o que é essencial para processos de fabricação como conformação e usinagem.
• Alumínio: Este metal leve e versátil é recozido para melhorar sua conformabilidade geral e criar propriedades mais uniformes em todo o material.
• Prata: O recozimento é uma etapa crítica no processo de fabricação de joias de prata, pois amolece o metal e facilita o trabalho.
• Ferro fundido: O recozimento do ferro fundido restaura sua ductilidade, tornando-o menos frágil e mais adequado para aplicações onde precisa ser usinado ou moldado.
• Metais ferrosos: O recozimento é benéfico para metais ferrosos como aço e ferro, pois ajuda a melhorar sua usinabilidade e melhorar suas propriedades mecânicas.

Um método comumente usado para recozimento desses materiais é o uso de fornos de fundo de carroque proporcionam aquecimento uniforme e resfriamento lento, essenciais para o processo de recozimento.

Não-metais

O recozimento também é apropriado para vários materiais não metálicos, como:

• Vidro: O recozimento do vidro envolve aquecê-lo a uma temperatura específica e depois resfriá-lo gradualmente. Este processo controlado alivia as tensões internas criadas durante o processo de formação de vidro.
• Carbono: O recozimento de materiais de carbono, como diamante e grafite, ajuda a modificar suas propriedades para melhor atender a aplicações específicas. Isto pode incluir modificações como melhorar a condutividade elétrica ou ajuste estrutural.

Concluindo, o recozimento é um processo vital para uma ampla gama de materiais, incluindo metais e não metais. Ao compreender a importância do recozimento em diferentes materiais, podemos apreciar melhor o papel que ele desempenha em diversas indústrias.

Classificação dos Métodos de Recozimento

De acordo com a temperatura utilizada durante o aquecimento, os métodos de recozimento comumente utilizados são categorizados em:

Recozimento de recristalização por mudança de fase acima da temperatura crítica (Ac1 ou Ac3):

• Recozimento completo
• Recozimento por difusão
• Recozimento incompleto
• Recozimento de esferificação

Recozimento abaixo da temperatura crítica (Ac1 ou Ac3):

• Recozimento de recristalização
• Recozimento de tensão

Quais são as diferenças específicas e os cenários de aplicação entre o recozimento completo e o recozimento incompleto durante o processo de recozimento?

O recozimento completo e o recozimento incompleto são dois processos diferentes de tratamento térmico, diferindo em temperaturas de aquecimento, transformações estruturais, efeitos de refinamento de grãos e cenários de aplicação.

Em primeiro lugar, em termos de temperatura de aquecimento, o recozimento completo normalmente aquece o material acima da temperatura crítica (Ac1 ou Ac3) para promover a mudança de fase e a recristalização, enquanto o recozimento incompleto envolve o aquecimento na região bifásica, evitando a recristalização completa. Isto implica que o recozimento completo pode refinar os grãos do material até certo ponto, mas devido às restrições de temperatura, o efeito de refinamento dos grãos do recozimento incompleto não é tão bom quanto o do recozimento completo.

Em segundo lugar, em termos de transformação estrutural, o recozimento completo pode atingir uma estrutura quase equilibrada, usada principalmente para aço de médio carbono, etc., com o objetivo de refinar grãos, homogeneizar estruturas, eliminar tensões internas, reduzir a dureza, e assim por diante. Em contraste, o recozimento incompleto é usado principalmente para aço hipoeutetóide para obter uma estrutura perlita esférica, alcançando uma estrutura quase de equilíbrio através do resfriamento lento.

Em relação aos efeitos do refinamento do grão, devido à menor temperatura de aquecimento do recozimento incompleto, a forma, o tamanho e a distribuição da ferrita não podem mudar, e o efeito do refinamento do grão não é tão bom quanto o do recozimento completo.

Por fim, em termos de cenários de aplicação, o recozimento completo é adequado para situações que exigem refinamento de grão, homogeneização de estrutura, eliminação de tensões internas e redução de dureza, como é o caso do aço de médio carbono. O recozimento incompleto, por outro lado, é usado principalmente para aços hipoeutetóides, especialmente quando os grãos não estão grosseiros, estruturas esféricas de perlita podem ser obtidas através do recozimento incompleto.

Quais são os efeitos e limitações do recozimento isotérmico em diferentes materiais?

O recozimento isotérmico é um processo de tratamento térmico que envolve aquecer o material acima de sua temperatura crítica e mantê-lo por um determinado período, depois resfriá-lo ou mantê-lo em outra temperatura. Este processo visa refinar a microestrutura, reduzir a dureza e melhorar as propriedades do material. Os efeitos e limitações deste processo variam entre diferentes materiais.

Para aços de liga de médio carbono e aços de baixa liga, o objetivo do recozimento isotérmico é refinar a estrutura e reduzir a dureza. A temperatura de aquecimento para o aço hipoeutetóide é Ac3+(30~50)℃, e para o aço hipereutetóide é Ac3+(20~40)℃. Isto indica que o recozimento isotérmico é adequado para estes tipos de aço, melhorando efetivamente suas propriedades mecânicas.

No entanto, o recozimento isotérmico não é adequado para todas as situações. Às vezes, a disponibilidade de equipamento de recozimento apropriado ou os requisitos de qualidade das peças de aço recozido tornam o resfriamento lento e contínuo a única opção viável. Isto significa que, em alguns casos, o recozimento isotérmico pode não atender aos requisitos específicos de tratamento térmico.

Além disso, pesquisas com liga amorfa Cu56 Zr44 indicam que o recozimento isotérmico pode ser utilizado para o processo de cristalização, alterando a microestrutura do material. Isto sugere que o recozimento isotérmico também é aplicável a certos materiais especiais, tais como ligas amorfas. Através do controle adequado da temperatura e do tempo de retenção, o efeito de cristalização esperado pode ser alcançado.

Como o recozimento com alívio de tensão elimina a tensão interna após a deformação a frio e quais vantagens ele apresenta em comparação aos métodos tradicionais de recozimento?

O recozimento para alívio de tensões é uma técnica que elimina tensões internas residuais em peças de trabalho por meio de um processo de aquecimento, isolamento e resfriamento lento. Este método é usado principalmente para aliviar tensões internas geradas durante processos de soldagem, fundição e usinagem.

Especificamente, o processo de recozimento para alívio de tensão envolve o aquecimento da peça a uma temperatura mais baixa (por exemplo, ferro fundido cinzento a 500-550°C, aço a 500-650°C), mantendo-a por um determinado período e depois resfriando lentamente até evitar o desenvolvimento de novas tensões residuais. Embora este tratamento não consiga eliminar completamente as tensões residuais na peça de trabalho, pode reduzir significativamente o seu impacto.

Comparado aos métodos tradicionais de recozimento, o recozimento com alívio de tensão tem várias vantagens.

Em primeiro lugar, visa tensões residuais geradas especificamente por certos processos de fabricação (como soldagem, fundição e usinagem), em vez de se aplicar amplamente a todos os tipos de materiais metálicos, como faz o recozimento tradicional.

Em segundo lugar, o recozimento para alívio de tensões é normalmente realizado em temperaturas mais baixas, o que significa que tem menos impacto no material, especialmente naqueles sensíveis a altas temperaturas.

Além disso, uma vez que o objetivo principal do recozimento para alívio de tensões é eliminar a tensão residual em vez de apenas reduzir a dureza ou melhorar a ductilidade, ele pode efetivamente reduzir as alterações dimensionais e as tendências à fissuração durante o processo de fabricação, sem alterar significativamente outras propriedades físicas do material.

Quais são os estudos comparativos entre o recozimento a laser e o recozimento por cozimento tradicional na redução da dureza e na melhoria da usinabilidade?

Os estudos comparativos entre o recozimento a laser e o recozimento por cozimento tradicional na redução da dureza e na melhoria da usinabilidade refletem-se principalmente nos seguintes aspectos:

Velocidade de aquecimento e precisão de controle: A tecnologia de recozimento a laser possui características de aquecimento rápido e controle sensível, o que permite atingir a temperatura de recozimento desejada em um curto espaço de tempo e controlar com precisão as mudanças de temperatura durante o processo de recozimento. Em contraste, o recozimento de cozimento tradicional exige que toda a peça seja colocada em um forno a vácuo e mantida em uma determinada faixa de temperatura por um determinado tempo, e o controle de temperatura desse processo não é tão preciso quanto o recozimento a laser.

Profundidade de condução de calor e produção de energia: A tecnologia de recozimento a laser pode obter tratamento de recozimento localizado e com profundidade controlável, o que significa que pode tratar com calor com precisão áreas específicas conforme necessário, sem afetar outras áreas. Esta capacidade de tratamento térmico localizado é muito útil para melhorar o desempenho local dos materiais. O recozimento de panificação tradicional é difícil de conseguir este tratamento térmico localizado.

Refinamento de grão e ajuste de microestrutura: O recozimento a laser pode fazer com que os átomos se reorganizem devido a altas temperaturas e estresse térmico, tornando a estrutura cristalina mais ordenada, o que ajuda a aumentar o tamanho do grão e ajustar a microestrutura. Isto é benéfico para melhorar a usinabilidade dos materiais e reduzir a dureza. Embora o recozimento de cozimento tradicional também possa refinar grãos e ajustar a microestrutura por meio do processo de aquecimento e resfriamento, seu processo é relativamente simples e direto e pode não ser capaz de controlar com precisão o refinamento dos grãos e o ajuste da microestrutura como o recozimento a laser.

Por exemplo, na preparação de filmes finos estequiométricos de Bi2Te3, o método de recozimento a laser apresenta um coeficiente de Seebeck mais elevado do que o método tradicional de recozimento térmico, comprovando sua superioridade na preparação de filmes finos de alta qualidade. Isto indica que a tecnologia de recozimento a laser pode proporcionar melhor desempenho em campos de aplicação específicos (como a preparação de filmes finos de alto desempenho).